一种有害气体动态净化反应器及其净化方法
【专利摘要】本发明公开一种有害气体动态净化反应器及其净化方法，利用饱和石灰水作为净化剂在引风机的壳体内及烟道中与含氯塑料垃圾分解后产生的氯元素反应生成氯化钙，减少氯元素在400-800温度区间合成二噁英的浓度杜绝二噁英的生成，动态净化反应器的结构是由引风机壳体、叶轮、叶片和饱和石灰水喷嘴组成，其中：叶轮设置在离心机风壳体之中，叶片均匀设置在叶轮上，饱和石灰水喷嘴设置在引风机的进烟口中，饱和石灰水喷嘴与饱和石灰水加压储液罐连接，引风机的进烟口接垃圾焚烧炉排烟口，排烟口接气液分离器和氯化钙浓缩干燥工序。
【专利说明】一种有害气体动态净化反应器及其净化方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种有害气体动态净化反应器，特别涉及一种垃圾焚烧炉清除二噁英有害气体的装置。
【背景技术】:
[0002]二恶英(Dioxin)，又称二氧杂芑，2，3，7，8_四氯二苯并对二恶英2，3，7，8-Tetrachlorodibenzo化学式:C12H4C1402，是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，二恶英实际上是二恶英类(Dioxins) —个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物，全称分别是多氯二苯并二恶英 polychlorinated dibenzo-p-dioxin (简称 PCDDs)和多氯二苯并呋喃 polychlorinateddibenzofuran(简称P⑶Fs) —由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环；为多氯二苯并呋喃(PCDFs)由I个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环。每个苯环上都可以取代I?4个氯原子，从而形成众多的异构体，其中PCDDs有75种异构体，PCDFs有135种异构体。所以，二恶英包括210种化合物，这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累。自然界的微生物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小，因此，环境中的二恶英很难自然降解消除。它包括210种化合物。它的毒性十分大，是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。环保专家称，“二恶英”，常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中，主要的污染源是化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产业。日常生活所用的胶袋，PVC(聚氯乙烯)软胶等物都含有氯，燃烧这些物品时便会释放出二恶英，悬浮于空气中。
[0003]二恶英的毒性因氯原子的取代位置不同而有差异，故在环境健康危险度评价中用他们的含量乘以等效毒性系数(toxic equivalency factors, TEFs)得到等效毒性量(toxic equivalent, TEQ)。二恶英中以 2, 3, 7,8_ 四氯-二苯并-对-二恶英(2, 3, 7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin, 2,3, 7,8-TCDD)的毒性最强，研究也最多。
[0004]大气环境中的二恶英90%来源于城市和工业垃圾焚烧。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300-400°C时容易产生二恶英。聚氯乙烯塑料、纸张、氯气以及某些农药的生产环节、钢铁冶炼、催化剂高温氯气活化等过程都可向环境中释放二恶英。二恶英还作为杂质存在于一些农药产品如五氯酚、2，4，5-T等中。城市工业垃圾焚烧过程中二恶英的形成机制仍在研究之中。
[0005]目前认为主要有三种途径:1.在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中，焚烧温度低于800°C，含氯垃圾不完全燃烧，极易生成二恶英。燃烧后形成氯苯，后者成为二恶英合成的前体；2.其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子的催化作用不经氯苯生成二恶英。3.在制造包括农药在内的化学物质，尤其是氯系化学物质，象杀虫齐U、除草剂、木材防腐剂、落叶剂(美军用于越战)、多氯联苯等产品的过程中派生。
[0006]致癌机理[0007]二恶英是多氯代三环氧杂芳烃类有毒化学品的俗称(原结构为1，4_ 二氧杂环已二烯)，实际上包括了当今世界上两类最危险的环境污染物一多氯代二苯并二恶英(Poly-o-chiorinated dibenzodioxin, PCDD)和多氯代二苯并呋喃(Poly-o-chlorinateddibenzofuran, P⑶F)。由于每个氯原子可以占据其化学结构中八个取代位置中的任何一个，因此含有一定数目氯原子的P⑶D和P⑶F可以有若干个异构体。理论上讲P⑶D总计可以有75个异构体、P⑶F共有135个异构体。研究已经证实，这两类化合物的毒性明显地依赖于氯原子的取代数目和取代位置，其2、3、7、8取代位置的异构体毒性最高；2、3、7、8 —T4CDF的豚鼠口服液的LD50值分别为0.6_2ug/kg和5_10ug/kg，是迄今毒性最高的化合物，毒性是氟化钠的130倍、砒霜的900倍，被称为“毒中之毒”。世界卫生组织将其列为与杀虫剂DDT毒性相当的有毒化学品，环保组织更是将其视为危害环境的大敌之一，因而引起了各国科学家的广泛关注，对其分析方法、毒性，环境行为和健康效应进行了深入研究。动物实验资料表明，TCDD容易被胃肠道吸收，分布于动物体内各个部位，由于二恶英同脂肪具有较强的亲和力，二恶英进入动物体后一般在肝、脂肪、皮肤或肌肉中蓄积，或是进入富含脂肪的禽畜产品，如牛奶及蛋黄。当人食用了被二恶英污染的禽畜肉、蛋、奶及其制成品，如黄油、奶酪、香肠、火腿等，二恶英也就进入了人体，同样在人体的脂肪层或脏器中蓄积起来，并几乎不可能通过消化系统排出体外。连续接触TCDD，体内蓄积可以达到一个稳定水平。二恶英有强烈的致癌和致畸作用，动物实验表明，二恶英首先诱发肝脏和呼吸系统癌症，其次还导致免疫系统疾病，增加机体受感染的机会，属于最危险的环境污染物，国际癌症研究中心将二恶英列为人类一级致癌物。
[0008]来自对垃圾的焚烧。焚烧温度低于800°C，塑料之类的含氯垃圾不完全燃烧，极易生成二恶英。二恶英随烟雾扩散到大气中，通过呼吸进入人体的是极小部分，更多的则是通过食品被人体吸收。以鱼类为例，二恶英粒子随雨落到江湖河海。被水中的浮游生物吞食，浮游生物被小鱼吃掉，小鱼又被大鱼吃掉，二恶英在食物链全程中慢慢积淀浓缩，等聚在大鱼体内的浓度已是水中的3000多倍了，而处于食物链顶峰上的人类体内将会聚集更多的二恶英。可怕的是一旦摄入二恶英就很难排出体外，积累到一定程度，它就引起一系列严重疾病。
[0009]危害
[0010]二恶英对人体有毒，中毒后先出现非特异症状，如眼睛、鼻子和喉咙等部位有刺激感，头晕，不适感和呕吐。接着在裸露的皮肤上，如脸部，颈部出现红肿，数周后出现“氯痤疮”等皮肤受损症状，有I毫米到I厘米的囊肿，中间有深色的粉刺，周边皮肤有色素沉着，有时伴有毛发增生。氯痤疮可持续数月乃至数年。
[0011]此外，二恶英急性中毒症状还有肝肿，肝组织受损，肝功能改变，血脂和胆固醇增高，消化不良，腹泻，呕吐等。精神-神经系统症状主要为失眠，头痛，烦躁不安，易激动，视力和听力减退以及四肢无力，感觉丧失，性格变化，意志消沉等。最令人注目的是二恶英的致癌性和致畸性。动物实验已证实二恶英的致癌性。观察表明，长期接触二恶英的工人和越战老兵(接触了含有二恶英的落叶剂)，其癌症发病率明显提高。国际组织已把二恶英从可疑致癌物重新划分为人类一级致癌物。
【发明内容】
:[0012]本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供有害气体动态净化反应器。
[0013]本发明的目的是按一下方式实现的:其结构是由饱和石灰水制备装置和二噁英动态清除反应器组成，其中:
[0014]二噁英动态清除反应器是由引风机壳体、叶轮、叶片和饱和石灰水喷嘴组成，其中:叶轮设置在离心机风壳体之中，叶片均匀设置在叶轮上，饱和石灰水喷嘴设置在引风机的进烟口中，饱和石灰水喷嘴与饱和石灰水加压储液罐连接，引风机的进烟口接垃圾焚烧炉排烟口，排烟口接气液分离器和氯化钙浓缩干燥工序。
[0015]饱和石灰水制备装置是由石灰水搅拌罐和饱和石灰水加压储液罐组成，石灰水搅拌罐的顶部中间设置有搅拌机，侧面设置有输送泵、进料口和进水管，底部设置有排渣阀，输送泵的进液口深入搅拌罐的底部，输送泵的出液口通过管道接饱和石灰水加压储液罐的顶部，饱和石灰水加压储液罐的底部接二噁英动态清除反应器，侧面设置有液位计；
[0016]一种有害气体动态净化反应方法，是利用引风机壳体内的400-800°C温度区间，让含氯塑料垃圾在焚烧炉内燃烧分解产生的氯元素生成稳定的化合物，降低氯元素在烟气中的浓度，杜绝二噁英的合成，具体步骤是:向引风机的进烟口内喷入饱和石灰水，氯元素在引风机叶轮叶片的高速充分搅动下，先与水生成氯化氢，氯化氢再与氢氧化钙进行酸碱中和反应生成化学键更强的氯化钙和水，由于反应是放热反应，水和石灰水一同被高温烟气加热汽化随烟气进入排烟道，在排烟道中继续不间断地与残量氯元素气体反应，最终将氯元素彻底清除干净，反应后的产物是氯化钙，进入浓缩干燥工序得氯化钙干燥剂副产品。
[0017]本发明的有益效果是:该装置具有结构简单、制造成本低、操作使用方便，二噁英清除率高等特点，净化后烟气的二噁英含量低于国家排放标准，国家的《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18458-2001)中规定，二恶英的排放浓度为lngTEQ/Nm3。国外的垃圾焚烧设备二恶英排放限值为0.1毫微克。
【专利附图】
【附图说明】:
[0018]图1是的有害气体动态净化反应器的结构示意图；
[0019]图2是的叶轮叶片的结构示意图。
[0020]附图标记说明:排渣阀们1、搅拌罐2、进水管3、熟石灰粉加料口 4、搅拌器5、输液泵6、输液管7、石灰水加压储液罐8、液位计9、引风机壳体10、叶轮11、叶片12、进烟口 13、石灰水喷嘴14、排烟口 15。
【具体实施方式】:
[0021]结合附图对本发明的有害气体动态净化反应器作进一步的详细描述:
[0022]本发明的目的是按一下方式实现的:其结构是由饱和石灰水制备装置和二噁英动态清除反应器组成，其中:
[0023]二噁英动态清除反应器是由引风机壳体10、叶轮11、叶片12和饱和石灰水喷嘴14组成，其中:叶轮11设置在离心机风壳体10之中，叶片12均匀设置在叶轮11上，饱和石灰水喷嘴14设置在引风机的进烟口 13中，饱和石灰水喷嘴14与饱和石灰水加压储液罐8底部连接，引风机的进烟口 13接垃圾焚烧炉排烟口，引风机的排烟口 15接气液分离器和氯化钙浓缩干燥工序。[0024]饱和石灰水制备装置是由石灰水搅拌罐2和饱和石灰水加压储液罐8组成，石灰水搅拌罐2的顶部中间设置有搅拌机5，侧面设置有输送泵6、进料口 4和进水管3，底部设置有排渣阀I，输送泵6的进液口深入搅拌罐2的底部，输送泵6的出液口通过管道7接饱和石灰水加压储液罐8的顶部，饱和石灰水加压储液罐8的底部接二噁英动态清除反应器，侧面设置有液位计9。
[0025]实施例
[0026]本发明的有害气体动态净化反应器的工作原理如下:【背景技术】中介绍过，二噁英的主要来源是含氯塑料垃圾在低温缺氧状态下燃烧所致，含氯塑料垃圾在低温缺氧状态下在低于800°C燃烧时，首先，氯元素被分解成气态氯离子，碳和氢生成二氧化碳、水或小分子量的化合物，由于氯元素是最活泼的元素，分解后会立即在400-800°C温度下与其他小分子量有机化合物合成成二噁英，通过实验证明含氯塑料即使在1000°C下燃烧分解，但是在烟道中自然降温至400-800°C时同样能合成出二噁英，这就是垃圾焚烧无论温度有多高，总是无法彻底清除二噁英的根本原因。根据现有技术的垃圾焚烧炉使用情况，垃圾在炉膛内的焚烧温度在1000-1200°C，烟气上行对燃烧层上部的垃圾进行预热或干馏，烟气温度会降低到1000°C以下，通过引风机排烟，进入引风机的烟气温度降至800°C以下，但是通过燃烧层分解的氯元素与垃圾预热低温干馏分解的小分子量有机化合物气体正好在引风机的搅拌混合中大量生成二噁英。
[0027]—种有害气体动态净化反应方法是:根据化学动力学原理，要想让化学反应向右进行，必须保证反应生成物中有稳定的化合物生成，生成的化合物越稳定，化学反应进行的越彻底。含氯塑料垃圾的焚烧，必然要生成二噁英，而生成二噁英的根本原因是氯元素的存在，如何在含氯塑料垃圾在分解温度区间，让氯元素生成稳定的化合物来降低合成二噁英的氯元素浓度，是解决有害气体二噁英产生的关键，本发明正是利用引风机这一二噁英合成的温度区间和环境，让氯元素生成稳定的化合物，降低氯元素在烟气中的浓度，杜绝二噁英的合成，方法是向引风机的进烟口内喷入饱和石灰水，氯元素在引风机叶轮叶片的高速充分搅动下，先与水生成氯化氢，氯化氢再与氢氧化钙进行酸碱中和反应生成化学键更强的氯化钙和水，由于反应是放热反应，水和石灰水一同被高温烟气加热汽化随烟气进入排烟道，在排烟道中继续不间断地与残量氯元素气体反应，最终将氯元素彻底清除干净，反应后的产物是氯化钙，进入浓缩干燥工序得氯化钙干燥剂副产品。
【权利要求】
1.一种有害气体动态净化反应器，其特征在于包括饱和石灰水制备装置和二噁英动态清除反应器，其中: 二噁英动态清除反应器是由引风机壳体、叶轮、叶片和饱和石灰水喷嘴组成，其中:叶轮设置在离心机风壳体之中，叶片均匀设置在叶轮上，饱和石灰水喷嘴设置在引风机的进烟口中，饱和石灰水喷嘴与饱和石灰水加压储液罐连接，引风机的进烟口接垃圾焚烧炉排烟口，排烟口接气液分离器和氯化钙浓缩干燥工序； 饱和石灰水制备装置是由石灰水搅拌罐和饱和石灰水加压储液罐组成，石灰水搅拌罐的顶部中间设置有搅拌机，侧面设置有输送泵、进料口和进水管，底部设置有排渣阀，输送泵的进液口深入搅拌罐的底部，输送泵的出液口通过管道接饱和石灰水加压储液罐的顶部，饱和石灰水加压储液罐的底部接二噁英动态清除反应器，侧面设置有液位计。
2.一种有害气体动态净化反应方法，其特征在于利用引风机壳体内的400-800°C温度区间，让含氯塑料垃圾在焚烧炉内燃烧分解产生的氯元素生成稳定的化合物，降低氯元素在烟气中的浓度，杜绝二噁英的合成，具体步骤是:向引风机的进烟口内喷入饱和石灰水，氯元素在引风机叶轮叶片的高速充分搅动下，先与水生成氯化氢，氯化氢再与氢氧化钙进行酸碱中和反应生成化学键更强的氯化钙和水，由于反应是放热反应，水和石灰水一同被高温烟气加热汽化随烟气进入排烟道，在排烟道中继续不间断地与残量氯元素气体反应，最终将氯元素彻底清除干净，反应后的产物是氯化钙，进入浓缩干燥工序得氯化钙干燥剂副广品。
【文档编号】B01D53/78GK103566743SQ201310576474
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】张亚玉, 周圣芳, 王志强, 张琳慧 申请人:山东巨亚环保设备有限公司, 临沂市阳光锅炉制造有限公司